20. Типи інгібування ферментів: зворотнє (конкурентне, неконкурентне) та незворотнє інгібування.

Залежно від характеру змін, що відбуваються в молекулі ферменту, розрізняють: 1) оборотне інгібування, що описується таким рівнянням взаємодії ферменту з інгібітором І: 2) необоротне інгібування:Оборотне інгібування ферментів, залежно від механізму взаємодії ферменту з інгібітором, поділяється на конкурентне та неконкурентне.Конкурентне інгібування спричиняють ліганди, що за своєю хімічною структурою близькі до субстрату і взаємодіють із тим самим активним центром на молекулі ферменту, що і субстрат, утворюючи комплекс ЕІ: Класичним прикладом конкурентного інгібітора є малонова кислота яка про тидіє зв'язуванню активним центром ферменту сукцинатдегідрогенази справжнього субстрату - бурштинової кислоти (сукцинату). Конкурентне інгібування викликають різні антиметаболіти, тобто сполуки, близькі за будовою до справжніх клітинних метаболітів: антивітаміни; речовини, близькі до амінокислот, пуринових та піримідинових основ і нуклеотидів. У зв'язку з високою біологічною активністю деякі антиметаболіти застосовують як

антибактеріальні засоби (сульфаніламіди, антибіотики), протипухлинні препарати. Конкурентне інгібування ферменту можна перебороти за рахунок підвищення концентрації субстрату в інкубаційному середовищі. Неконкурентні інгібітори не мають структурної подібності до субстрату. Вони реагують з іншими, відмінними від активних центрів, ділянками на молекулі ферменту і можуть зв'язуватися не тільки з вільним ферментом, а й із фермент-субстратним комплексом: . Приєднання неконкурентного інгібітора до ферменту зменшує його активність (максимальну швидкість реакції (V ), але не впливає на спорідненість ферменту із субстратом. Неконкурентними інгібіторами є іони важких металів (Cu²⁺, Hg²⁺, Ag⁺) та їх похідні, що оборотно зв'язуються із SH-групами цистеїну в молекулах ферментів.

Необоротне інгібування ферментів - процес, що відбувається внаслідок руйнування або необоротної хімічної модифікації однієї чи декількох функціональних груп ферменту. Необоротні інгібітори мають властивості клітинних отрут. Прикладом такої модифікації молекули ферменту є дія алкілуючих агентів (зокрема, йодацетаміду), що необоротно реагують із каталітично активними SH-групами:

Практично важливим прикладом необоротного інгібування ферменту шляхом ковалентного зв'язування інгібітора з активним центром є вплив фосфорорганічних сполук (ФОС) на активність ферменту ацетилхолінестерази (АХ-естерази). Препарати ФОС є високотоксичними отрутами відносно комах (пестициди) та теплокровних тварин, механізм антихолінестеразного ефекту яких полягає у взаємодії з ОН-групою серину в активному центрі ферменту.

21. Регуляція ферментативних процесів. Шляхи та механізми регуляції: алостеричні ферменти; ковалентна модифікація ферментів.

Існують два принципових шляхи регуляції інтенсивності, або швидкості біохімічних ферментативних реакцій:

А - через зміну каталітичної активності ферменту.

Б - через зміну кількості ферменту (або ферментів), що визначають перебіг ферментативного процесу.

А. Перший шлях регуляції передбачає наявність у ферментному пулі клітини спеціальних регуляторних ферментів, які містяться звичайно на головних, ключових ланках метаболізму. Цей шлях забезпечує термінову адаптацію ферментного апарату організму і реалізується протягом декількох секунд або хвилин - механізм "швидкого реагування".

Існують чотири основних механізми регуляції каталітичної активності ферментів (L. Stryer, 1995):

1. Алостерична регуляція активності ферментів.

2. Регуляція активності ферментів за рахунок їх ковалентної модифікації.

3. Активація ферментів шляхом обмеженого протеолізу.

4. Активація та гальмування активностей ферментів за допомогою особливих регуляторних білків.

Алостеричні ферменти - це різновид регуляторних ферментів, що, крім активного центру, мають додатковий регуляторний (алостеричний) центр, з яким взаємодіють алостеричні регулятори (ефектори, модулятори). Алостеричні ефектори можуть бути як позитивними, тобто такими, що збільшують каталітичну активність ферменту (алостеричні активатори), так і негативними, тобто такими, що її гальмують (алостеричні інгібітори). За своєю молекулярною будовою алостеричні регуляторні ферменти складаються, як правило, з декількох поліпептидних ланцюгів, тобто мають четвертинну структуру. Активний та регуляторний (алостеричний) центри локалізуються на різних білкових субодиницях - каталітичній ті регуляторній, відповідно. Модифікація каталітичної активності такого ферменту здійснюється шляхом передачі на каталітичні субодиниці конформаційних змін із регуляторних субодиниць, які відбуваються в останніх після взаємодії з лігандами - ефекторами.

Ковалентна модифікація ферментів. Постсинтетична ковалентна модифікація ферментних білків є одним із поширених механізмів контролю за перебігом метаболічних процесів. Шляхами такої модифікації є оборотне фосфорилування-дефосфорилування (найбільш поширений механізм

регуляції), метилування, аденілування, АДФ-рибозилування білків-ферментів.

Б. Другий шлях регуляції є механізмом довготривалої адаптації ферментного апарату. Для його включення і повної реалізації необхідно декілька годин або діб.